CN212463075U - 一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置 - Google Patents
一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN212463075U CN212463075U CN202022165683.XU CN202022165683U CN212463075U CN 212463075 U CN212463075 U CN 212463075U CN 202022165683 U CN202022165683 U CN 202022165683U CN 212463075 U CN212463075 U CN 212463075U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- power
- rectifier
- inductor
- transformer
- inverter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
提供一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置，属于电解制氢技术领域，由电感、电容、变压器、逆变器等组成的功率输出电路，控制部分采用DSP+FPGA和DSP+CPLD架构，通过拓扑和控制策略的优越性，减小大功率电力电子设备产生的谐波与功率因数对电网的污染，有效降低网侧谐波，改善功率因素，提高***效率，以满足目前急需的大功率电解制氢的应用场合。
Description
技术领域
本实用新型属于电解制氢技术领域，具体涉及一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置。
背景技术
随着国家对绿色环保能源的需要，氢气作为一种清洁能源，目前被广泛关注和采用，其中电解水置换氢气是一种较好的环保制氢方法。目前市场上主要的大功率氢气电解装置采用可控硅拓扑结构，该拓扑结构存在电网侧功率因素低，电流谐波含量较大的情况，单机不能满足电网要求的情况，特别是在大功率应用场合对电网电能质量的污染较大，影响其他设备正常运行。因此，针对大功率电解氢气的电力电子的应用场合急需开发一款能解决谐波含量问题和功率因数问题的电解水的直流大功率电源。
实用新型内容
本实用新型解决的技术问题：提供一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置，本实用新型通过拓扑图和控制策略的改变，减小大功率电力电子设备产生的谐波与功率因数对电网的污染，有效降低网侧谐波，改善功率因素，提高***效率，满足目前急需的大功率电解制氢的应用场合。
本实用新型采用的技术方案：一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置，包括降低网侧谐波和改善功率因素的拓扑电路，所述拓扑电路包括变压器1、电感L1、电感L2、电感L3、整流器1、平波电抗器L4、储能电容C1、电阻R1、逆变器、电感L5、电感L6、电感L7、变压器2、整流器2、整流器3；所述变压器1输入与电网连接，所述变压器1输出与电感L1、电感L2、电感L3连接，所述电感L1、电感L2、电感L3与整流器1连接，所述整流器1通过平波电抗器L4与逆变器连接，所述平波电抗器L4和逆变器的连接脚与逆变器和整流器1的直连脚之间并联有储能电容C1和电阻R1，所述逆变器输出通过电感L5、电感L6、电感L7与变压器2输入连接，所述变压器2的两个输出上分别连接整流器2和整流器3，所述整流器2通过平波电抗器L8与负载RL连接，所述整流器3通过平波电抗器L9与负载RL连接，所述负载RL两端并联有储能电容C2。
对上述技术方案的进一步限定，所述变压器1采用星三角型变压器。
对上述技术方案的进一步限定，所述整流器1采用多电平整流器，所述整流器1采用DSP+FPGA控制平台和高精度***采样调理电路进行控制，所述整流器1对电网的三相电压进行采样并将采样到的电压电流信号送给DSP与 FPGA进行整流控制。
对上述技术方案的进一步限定，所述逆变器通过DSP+CPLD控制平台进行控制，所述逆变器对后级负载侧输出的直流电压和电流进行高精确采样并将采样的数据提供给DSP进行处理，进而计算出需要调制的交流电压与电流的调制比；其中，所述DSP采用矢量控制策略对电压环和电流环进行快速控制，电流环为快速响应环且采用快环控制策略，电压环响应速度要求次于电流环且采用慢环控制策略；所述逆变器输出一个稳定受控的交流拟合电压通过电感L5、电感L6、电感L7供给后级的变压器2进行能量传输；所述逆变器的逆变频率控制在500Hz--200Hz之间。
对上述技术方案的进一步限定，所述变压器2采用中频变压器，所述中频变压器经过YYY型绕组电压转换功能将转化的电压供给整流器2和整流器 3。
对上述技术方案的进一步限定，所述整流器2和整流器3均采用二极管全桥整流器。
本实用新型与现有技术相比的优点：
本方案由整流器、电感、电容、逆变器、变压器等组成的功率输出电路，控制部分采用DSP+FPGA和DSP+CPLD架构，通过拓扑和控制策略的优越性，减小大功率电力电子设备产生的谐波与功率因数对电网的污染，有效降低网侧谐波，改善功率因素，提高***效率，以满足目前急需的大功率电解制氢的应用场合。
附图说明
图1为本实用新型的拓扑电路图；
图2为本实用新型的控制硬件架构示意图；
图3为本实用新型实施例中相电压电流示波器图；
图4为本实用新型实施例中整流器1的电平调制波器图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
请参阅图1-4，详述本实用新型的实施例。
一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置，如图1所示，包括降低网侧谐波和改善功率因素的拓扑电路，所述拓扑电路包括变压器1、电感(L1、L2、L3)、整流器1、平波电抗器L4、储能电容C1、电阻R1、逆变器、电感(L5、L6、L7)、变压器2、整流器2、整流器3；所述变压器1输入与电网连接，所述变压器1输出与电感(L1、L2、L3)连接，所述电感(L1、L2、L3)与整流器1连接，所述整流器1通过平波电抗器L4与逆变器连接，所述平波电抗器L4和逆变器的连接脚与逆变器和整流器1的直连脚之间并联有储能电容C1和电阻R1，所述逆变器输出通过电感(L5、L6、L7)与变压器 2输入连接，所述变压器2的两个输出上分别连接整流器2和整流器3，所述整流器2通过平波电抗器L8与负载RL连接，所述整流器3通过平波电抗器 L9与负载RL连接，所述负载RL两端并联有储能电容C2。
所述变压器1采用星三角型变压器，所述变压器1具有将设备与电网产生电压进行隔离的效果，减小后级工作中对电网安全性的影响。
所述整流器1采用多电平整流器，如图2所示，所述整流器1采用DSP+FPGA 控制平台和高精度***采样调理电路进行控制，所述整流器1对电网的三相电压进行采样并将采样到的电压电流信号送给DSP与FPGA并通过三电平算法和矢量调制技术的控制算法进行高效的整流控制。其中，DSP的PLL锁相环对电网电压进行相位的锁相；整流器1经过相位计算后和时序控制指令对功率器件和电感(L1、L2、L3)进行控制使元件共同工作，将直流电压控制在设计范围内。经整流器1控制后的功率器件的电压波形如图4所示，这种多电平的控制策略能有效的减小电网中的谐波，提高功率因数。电网侧控制后的电压、电流如图3所示，可以有效的提高电网测的功率因数。
所述逆变器通过DSP+CPLD控制平台进行控制，如图2所示，所述逆变器对后级负载侧输出的直流电压和电流进行高精确采样并将采样的数据提供给 DSP进行处理，进而计算出需要调制的交流电压与电流的调制比。其中，所述 DSP采用矢量控制策略对电压环和电流环进行快速控制，电流环为快速响应环且采用快环控制策略，所述电压环响应速度要求次于电流环且采用慢环控制策略。所述逆变器通过先进的滑膜控制理论将输出一个稳定受控的交流拟合电压通过电感(L5、L6、L7)供给后级的变压器2进行能量传输。所述逆变器的逆变频率控制在500Hz--200Hz之间，这样既可以提高传输效率也可以减小后级的平波电抗器的功率等级，有利于功率的提升和小型化。
所述变压器2采用中频变压器，所述中频变压器经过YYY型绕组电压转换功能将转化的电压供给整流器2和整流器3。
所述整流器2和整流器3均采用二极管全桥整流器。
工作原理：电网通过变压器1将三相交流电进行隔离，再通过电感(L1、 L2、L3)和整流器1将三相交流电转化成直流电；经过整流器1整流后的直流电压再经过功率型平波电抗器L4和储能电容C1将直流电压进行稳定和滤波处理后供给后级逆变器逆变用；逆变器再通过电感(L5、L6、L7)将逆变出来的中频电压供给中频的变压器2，最后再经过二极管全桥式的整流器2 和整流器3将需要输出的直流电压和直流电流经过平波电抗器L8、L9和储能电容C2输出给氢气电解槽。进而完成稳定的制氢过程。
本实用新型由电感、电容、变压器、逆变器等组成的功率输出电路，控制部分采用DSP+FPGA和DSP+CPLD架构，通过拓扑和控制策略的优越性，减小大功率电力电子设备产生的谐波与功率因数对电网的污染，有效降低网侧谐波，改善功率因素，提高***效率，满足目前急需的大功率电解制氢的应用场合。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置，其特征在于：包括降低网侧谐波和改善功率因素的拓扑电路，所述拓扑电路包括变压器1、电感L1、电感L2、电感L3、整流器1、平波电抗器L4、储能电容C1、电阻R1、逆变器、电感L5、电感L6、电感L7、变压器2、整流器2、整流器3；所述变压器1输入与电网连接，所述变压器1输出与电感L1、电感L2、电感L3连接，所述电感L1、电感L2、电感L3与整流器1连接，所述整流器1通过平波电抗器L4与逆变器连接，所述平波电抗器L4和逆变器的连接脚与逆变器和整流器1的直连脚之间并联有储能电容C1和电阻R1，所述逆变器输出通过电感L5、电感L6、L7与变压器2输入连接，所述变压器2的两个输出上分别连接整流器2和整流器3，所述整流器2通过平波电抗器L8与负载RL连接，所述整流器3通过平波电抗器L9与负载RL连接，所述负载RL两端并联有储能电容C2。
2.根据权利要求1所述的一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置，其特征在于：所述变压器1采用星三角型变压器。
3.根据权利要求1所述的一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置，其特征在于：所述整流器1采用多电平整流器，所述整流器1采用DSP+FPGA控制平台和高精度***采样调理电路进行控制，所述整流器1对电网的三相电压进行采样并将采样到的电压电流信号送给DSP与FPGA进行整流控制。
4.根据权利要求1所述的一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置，其特征在于：所述逆变器通过DSP+CPLD控制平台进行控制，所述逆变器对后级负载侧输出的直流电压和电流进行高精确采样并将采样的数据提供给DSP进行处理，进而计算出需要调制的交流电压与电流的调制比；其中，所述DSP采用矢量控制策略对电压环和电流环进行快速控制，电流环为快速响应环且采用快环控制策略，所述电压环响应速度要求次于电流环且采用慢环控制策略；所述逆变器输出一个稳定受控的交流拟合电压并通过电感L5、电感L6、电感L7供给后级的变压器2进行能量传输；所述逆变器的逆变频率控制在500Hz--200Hz之间。
5.根据权利要求1所述的一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置，其特征在于：所述变压器2采用中频变压器，所述中频变压器经过YYY型绕组电压转换功能将转化的电压供给整流器2和整流器3。
6.根据权利要求1所述的一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置，其特征在于：所述整流器2和整流器3均采用二极管全桥整流器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202022165683.XU CN212463075U (zh) | 2020-09-27 | 2020-09-27 | 一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202022165683.XU CN212463075U (zh) | 2020-09-27 | 2020-09-27 | 一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN212463075U true CN212463075U (zh) | 2021-02-02 |
Family
ID=74473865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202022165683.XU Active CN212463075U (zh) | 2020-09-27 | 2020-09-27 | 一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN212463075U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112134469A (zh) * | 2020-09-27 | 2020-12-25 | 上海绿巨人爱爵能源科技有限公司 | 一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置 |
-
2020
- 2020-09-27 CN CN202022165683.XU patent/CN212463075U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112134469A (zh) * | 2020-09-27 | 2020-12-25 | 上海绿巨人爱爵能源科技有限公司 | 一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置 |
| CN112134469B (zh) * | 2020-09-27 | 2024-04-26 | 上海巨人能源科技有限公司 | 一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110350792B (zh) | 一种直流变流器的功率主从控制方法 | |
| CN111740455B (zh) | 一种交流不平衡电压与直流脉动电压统一补偿的母线接口变换器控制方法 | |
| CN113746357B (zh) | 基于双级辅助变换器的电解制氢整流电源及电源控制方法 | |
| CN102856916A (zh) | 一种单相光伏逆变器无功控制方法及电路 | |
| CN112410801A (zh) | 一种电流源型pwm整流器电解水制氢***及控制方法 | |
| CN111740454B (zh) | 一种基于母线接口变换器的混合微电网交直流电压统一控制方法 | |
| CN108512452A (zh) | 一种直流微电网并网变换器电流的控制***及控制方法 | |
| CN106374830A (zh) | 大功率高升压比光伏直流变流器装置及控制方法 | |
| CN110429629B (zh) | 一种基于npc三电平拓扑的储能变流器的控制方法 | |
| CN108242816A (zh) | 一种三相并联型多功能变流器及其工作方法 | |
| CN115250074B (zh) | 具有谐波、纹波补偿功能的电解制氢整流器及控制方法 | |
| CN107134930A (zh) | 基于mmc的电力电子配电变压器及其控制方法 | |
| CN217545902U (zh) | 用于电解水制氢的大功率移相斩波电源 | |
| CN104638676A (zh) | 一种交流串联光伏发电并网***及其控制***和方法 | |
| CN116260348B (zh) | 一种基于mmc的大容量电解制氢混合整流器及控制方法 | |
| CN112134469B (zh) | 一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置 | |
| CN107681892B (zh) | 一种直流变流器 | |
| CN202353232U (zh) | 一种高压级联变频器功率单元并网回馈装置 | |
| CN212463075U (zh) | 一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置 | |
| CN210007344U (zh) | 基于二极管整流和全桥mmc换流器的直流融冰装置 | |
| CN218335778U (zh) | 一种多脉波电解制氢整流器 | |
| CN114696630B (zh) | 一种自举式补偿的三端口变流器及其控制方法与*** | |
| CN106998067B (zh) | 用于补偿高压直流输电***特征谐波的交流有源滤波器 | |
| CN112436500B (zh) | 一种直流微电网发输配电*** | |
| CN108183601A (zh) | 一种h3imc中三次谐波电流跟踪方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 201100 floor 2, building 2, No. 1508, Kunyang Road, Minhang District, Shanghai Patentee after: Shanghai giant energy technology Co.,Ltd. Address before: Room 02C, 13 / F, No.2 Maji Road, Pudong New Area pilot Free Trade Zone, Shanghai Patentee before: SHANGHAI GREEN GIANT AIJUE ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| CP03 | Change of name, title or address |